地球化學動力學

地球化學動力學

图书基本信息
出版时间:2010-1
出版社:高等教育出版社
作者:張有學
页数:531
书名:地球化學動力學
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地球化學動力學
前言
《地球化學動力學》是一本為研究生和高年級本科生撰寫的教科書。本書以我在密歇根大學執教的“地球化學動力學”課程為基礎,其目的是全面介紹地球化學動力學的原理和理論。地球化學工作者也可以將本書作為標準參考文獻。地球化學動力學起源于化學動力學,因此前人常僅視之為化學動力學在地質研究中的應用。然而,恰似地球化學源于化學但又有別于化學,過去數十年來地球化學動力學也開始有別于化學動力學,具體表現在三個方面︰ヾ化學動力學只研究正演問題,而地球化學動力學還著眼于反演問題,如通過地質年代學、熱年代學和地質速率計測定岩石年齡和熱演化史。ゝ化學動力學一般只研究等溫反應動力學,而地球化學動力學常常需要處理變溫條件下的動力學,如冷卻過程中的反應和擴散。ゞ化學動力學強調均相反應動力學,而地球化學動力學家更多地研究多相反應動力學。應地球化學動力學的需求已經產出了眾多的論文、專集和著作。華盛頓卡內基學院曾舉辦了一次關于地球化學遷移和動力學的會(Hofmann,etaI,1974)。美國礦物學會組織了關于地球化學動力學的短期課程(Lasaga andKirkpatrick,1981)。然而這些早期相關著作未能系統地涵蓋本學科的主題。其後Lasaga(1998)發表了首部地球化學動力學的系統專著Kinetic Thg0ry in theEarth sciences(《地球科學中的動力學理論》)。相較之下本書著重于地球化學動力學的“地球”面向,而淡化了某些化學面向。例如,本書詳盡闡釋了地球化學反演問題,包括了地質年代學、熱年代學(一種越來越重要的地球化學工具)和地質速率計(例如基于均相反應動力學的地質速率計,包括有序一無序反應)。反之,本書對過渡態理論只作了扼要介紹。本書和Lasaga的著作(1998)在涵蓋範圍和組織架構方面還有許多不同之處(例如本書章末附有習題,在書後還有部分習題的參考答案)。此外,本書包括了Lasaga的著作(1998)出版之後的研究進展。本書力圖涵蓋地球化學動力學的所有基本理論。盡管本書含有若干天文和常溫反應的實例,但大部分的深入闡述來自高溫地球化學範疇。這種不對稱是由于我的主要研究方向為高溫地球化學動力學。本書架構如下︰地球化學動力學綜述、均相反應、物質遷移(包括擴散和對流)、多相反應和反演問題。均相反應動力學在概念上和數學處理上比較簡單,只需要解常微分方程。
内容概要
  本书从理论和应用方面系统地阐述了地球化学动力学——化学动力学应用于地质问题的学科。本书既介绍了化学动力学的基本理论和应用,也详尽地总结了地球化学工作者提出的各种理论和应用,尤其是高温地球化学方面的理论,如变温动力学和反演理论。其中的反演理论包括了地质年代学(同位素定年)、热年代学(反演温度一时间历史)和地质速率计(推测冷却速率)。本书的第一章在基础水平上综述了地球化学动力学的整个研究领域,其后各章分别针对均相反应、物质迁移、多相反应,以及反演问题阐释了理论和应用。  本书的大多数例子取自高温地球化学研究,也有一些例子取自天文学和环境科学。本书还提供了附录、章末习题以及丰富的参考文献。读者最好具备简单微分方程、线性代数和热力学(本科物理化学课程水平)的基本知识。本书是所有对地球化学动力学问题感兴趣的学生和学者的珍贵资源。
书籍目录
插圖一覽表格一覽符號表物理常數第1章 簡介和綜述 1.1 熱力學與動力學 1.2 化學動力學與地球化學動力學 1.3 均相反應動力學  1.3.1 反應進度參數}  1.3.2 基元反應與總反應  1.3.3 反應的分子數  1.3.4 反應速率定律、反應速率常數和反應級數  1.3.5 不同級數反應的濃度演化  1.3.6 反應速率常數隨溫度的變化︰阿倫尼烏斯方程  1.3.7 變溫反應動力學  1.3.8 更復雜的均相反應  1.3.9 確定反應速率定律、反應速率常數和反應機制 1.4 物質遷移和熱傳遞  1.4.1 擴散  1.4.2 對流 1.5 多相反應動力學  1.5.1 控制因素和“反應定律”  1.5.2 多相反應中的步驟 1.6 反應速率常數與擴散系數的溫度和壓力效應  1.6.1 踫撞理論  1.6.2 過渡態理論 1.7 反演問題  1.7.1 冷卻過程中的反應和擴散  1.7.2 地質年代學、封閉年齡和熱年代學  1.7.3 地質溫度計、表觀平衡溫度和地質速率計  1.7.4 兩相或多相交換反應的地質速率計  1.7.5 小結 1.8 附注  1.8.1 動力學問題中所需要的數學  1.8.2 揭開一些似乎違反熱力學的反應之謎  1.8.3 其他“似是而非”之謎  1.8.4 對未來研究的展望 習題第2章 均相反應動力學 2.1 可逆反應  2.1.1 一級可逆反應的濃度演化  2.1.2 二級可逆反應的濃度演化  2.1.3 冷卻過程中的可逆反應  2.1.4 斜方輝石中的Fe-Mg有序一無序反應  2.1.5 流紋岩漿中水的種型反應 2.2 鏈式反應  2.2.1 放射性衰變系列  2.2.2 鏈式反應導致的負活化能  2.2.3 臭氧的熱分解 2.3 平行反應  2.3.1 水溶液中Fe2+Fe3+間的電子轉移  2.3.2 溶解的C02形成碳酸氫根  2.3.3 氫的核燃燒 2.4 特殊主題  2.4.1 臭氧的光化學合成和分解與臭氧層空洞  2.4.2 受擴散控制的均相反應  2.4.3 玻化轉變 習題第3章 物質遷移︰擴散和對流第4章 多相反應動力學第5章 反演問題︰地質年代學、熱年代學和地質速率計附錄習題答案參考文獻索引
章节摘录
插圖︰地球化學動力學可以被認為是化學動力學在地球科學中的應用,從化學中移植了很多概念和理論。雖然兩者從根本上說非常相似,但地球化學動力學和化學動力學的區別至少體現在以下幾個方面︰(1)化學工作者一般只研究正演問題,即在一組給定條件下(溫度、壓力、初始條件等)體系將會如何變化。而地球化學工作者不單致力于正演問題,而且對從產物(常為岩石)推斷初始條件和歷史(包括岩石的年齡、峰期溫度和壓力、溫度和壓力歷史、初始同位素比值以及礦物的初始成分)的反演問題也很感興趣。如果某反應的進度僅取決于時間而與溫度或壓力都不相干(如放射性衰變和生長),那麼就可以用該反應推測年齡(地質年代學)。如果反應的進度還取決于溫度(如化學反應或放射成因子同位素的擴散丟失),該反應則可被用作地質溫度計或冷卻速率指示計(地質速率計)。如果反應的進度取決于壓力,該反應則可被用作地質壓力計(由于化學反應的速率一般與壓力關系不大,減壓速率指示計的發展非常有限)。概括來講,地球化學動力學中的反演問題包括建立在放射性衰變和生長之上的地質年代學,建立在放射成因子同位素的生長和擴散丟失之上的熱年代學,和建立在與溫度相關的反應速率之上的地質速率計研究。
媒体关注与评论
“很少有学术著作如这本书般雅致地为每一问题提出了多种解决方案。我从中发现了低温地球化学文献或教科书中所没有的新观点、新例子和数学处理方法。阅读过程令人感到愉快。”  ——Martial Talllererc(美国佐治亚理工学院)“地球化学动力学》的内容均衡地涵盖了多领域地球化学研究者所关注的各种课题。理论学家、实验学家和野外工作者都会从中受益。”  ——JamesKubickl(美国宾夕法尼亚州立大学)“这是一本非常优秀的教科书,我推荐给所有想了解地球化学的动力学方向的人。……章末精心准备的生动习题便于教学。”  ——Terry M Se'arard(瑞士苏黎世联邦高等理工学院)Elements  “地球化学动力学》内容广泛,计算严格,叙述生动,而且非常实用。”  ——Michael A Velbel(美国密歇根州立大学)Physics Today 本书作者张有学(Youxue-Zhang)是美国密歇根大学的地质学教授。
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《地球化學動力學》是由高等教育出版社出版的。
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评论与打分
  •     本來想好好看看這本書的,不過需要時間!
  •     書內容看上去很專業,值得研究~!
  •     超級贊!同學說超實用!
  •     很喜歡,內容很好
  •     是一本不錯的教材和參考書
  •     書的質量很不錯喲
  •     書寫的不錯,可惜當當漲價了
  •     不錯,按時寄到了,質量還好
  •     書不錯,很專業的動力學過程的教材。
  •     橫不錯的一部書值得一讀
  •     質量沒的說,內容很高深
  •     張老師的書,正上這門課,挺好的